Split Federated Learning (SFL) is an emerging paradigm for privacy-preserving distributed learning. However, it remains vulnerable to sophisticated data poisoning attacks targeting local features, labels, smashed data, and model weights. Existing defenses, primarily adapted from traditional Federated Learning (FL), are less effective under SFL due to limited access to complete model updates. This paper presents HealSplit, the first unified defense framework tailored for SFL, offering end-to-end detection and recovery against five sophisticated types of poisoning attacks. HealSplit comprises three key components: (1) a topology-aware detection module that constructs graphs over smashed data to identify poisoned samples via topological anomaly scoring (TAS); (2) a generative recovery pipeline that synthesizes semantically consistent substitutes for detected anomalies, validated by a consistency validation student; and (3) an adversarial multi-teacher distillation framework trains the student using semantic supervision from a Vanilla Teacher and anomaly-aware signals from an Anomaly-Influence Debiasing (AD) Teacher, guided by the alignment between topological and gradient-based interaction matrices. Extensive experiments on four benchmark datasets demonstrate that HealSplit consistently outperforms ten state-of-the-art defenses, achieving superior robustness and defense effectiveness across diverse attack scenarios.


翻译:分裂联邦学习(SFL)是一种新兴的隐私保护分布式学习范式。然而,其仍易受到针对局部特征、标签、粉碎数据及模型权重的复杂数据投毒攻击。现有防御方法主要从传统联邦学习(FL)中移植而来,由于对完整模型更新的访问受限,在SFL环境下效果欠佳。本文提出HealSplit,首个专为SFL设计的统一防御框架,可对五种复杂投毒攻击提供端到端的检测与恢复。HealSplit包含三个核心组件:(1)拓扑感知检测模块,通过粉碎数据构建图结构,利用拓扑异常评分(TAS)识别污染样本;(2)生成式恢复管道,为检测到的异常样本合成语义一致的替代数据,并通过一致性验证学生模型进行校验;(3)对抗性多教师蒸馏框架,利用来自标准教师(Vanilla Teacher)的语义监督与异常影响去偏(AD)教师的异常感知信号训练学生模型,并以拓扑交互矩阵与基于梯度的交互矩阵的对齐为指导。在四个基准数据集上的大量实验表明,HealSplit持续优于十种先进防御方法,在不同攻击场景下均展现出卓越的鲁棒性与防御效能。

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